1、電介質和磁介質的比較物本1102班201109110118 梁秀杰一、電介質和磁介質的定義電介質定義：能夠被電極化的介質。在特定的頻帶內，時變電場在其內給定方向產生的傳導電 流密度分矢量值遠小于在此方向的位移電流密度的分矢量值。在正弦條件下，各向同性的電 介質滿足下列關系式：式中是電導率，是電常數，是角頻率，是實相對電常數。各向異性介 質可能僅在某些方向是介電的。電介質包括氣態、液態和固態等范圍廣泛的物質。固態電介質包括晶態電介質和非晶態 電介質兩大類，后者包括玻璃、樹脂和高分子聚合物等，是良好的絕緣材料。凡在外電場作 用下產生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現象稱為電極化，能

2、產生電 極化現象的物質統稱為電介質。電介質的電阻率一般都很高，被稱為絕緣體。有些電介質的 電阻率并不很高，不能稱為絕緣體，但由于能發生極化過程，也歸入電介質。通常情形下電 介質中的正、負電荷互相抵消，宏觀上不表現出電性，但在外電場作用下可產生如下3種類 型的變化：原子核外的電子云分布產生畸變，從而產生不等于零的電偶極矩，稱為畸變極化；原來正、負電中心重合的分子，在外電場作用下正、負電中心彼此分離，稱為位移 極化；具有固有電偶極矩的分子原來的取向是混亂的，宏觀上電偶極矩總和等于零，在外電 場作用下，各個電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀電偶極矩不等于零，稱為轉向極 化。磁介質定義：由于磁場和事物

3、之間的相互作用，使實物物質處于一種特殊狀態，從而改變原來 磁場的分布。這種在磁場作用下，其內部狀態發生變化，并反過來影響磁場存在或分布的物 質，稱為磁介質引。磁介質在磁場作用下內部狀態的變化叫做磁化。真空也是一種磁介質。 磁場強度與磁通密度間的關系決定于所在之處磁介質的性質。這種性質來源于物質內分子、 原子和電子的性狀及其相互作用，有關理論屬于固體物理學的重要內容。在磁場作用下表現出磁性的物質。物質在外磁場作用下表現出磁性的現象稱為磁化。所 有物質都能磁化，故都是磁介質。按磁化機構的不同，磁介質可分為抗磁體、順磁體、鐵磁 體、反鐵磁體和亞鐵磁體五大類。在無外磁場時抗磁體分子的固有磁矩為零，外加

4、磁場后， 由于電磁感應每個分子感應出與外磁場方向相反的磁矩，所產生的附加磁場在介質內部與外 磁場方向相反，此性質稱為抗磁性。順磁體分子的固有磁矩不為零，在無外磁場時，由于熱 運動而使分子磁矩的取向作無規分布，宏觀上不顯示磁性。在外磁場作用下，分子磁矩趨向 于與外磁場方向一致的排列，所產生的附加磁場在介質內部與外磁場方向一致，此性質稱為 順磁性。介質磁化后的特點是在宏觀體積中總磁矩不為零，單位體積中的總磁矩稱為磁化強 度。實驗表明，磁化強度與磁場強度成正比，比例系數xm稱為磁化率。抗磁體和順磁體的 磁性都很弱，即cm很小，屬弱磁性物質。抗磁體的cm為負值，與磁場強度無關，也不依 賴于溫度。順磁體

5、的cm為正值，也與磁場強度無關，但與溫度成反比，即cm =C/T，C 稱為居里常數，T為熱力學溫度，此關系稱為居里定律。二、混淆的各物理概念電磁學中的一些概念之間存在著相似之處，正因為此容易忽略各物理量之間的本質差 別。比如三個電矢量（電場強度E、電位移矢量D、電極化強度P）與三個磁矢量（磁感應 強度B、磁場強度H、磁化強度M）之間會因為名稱相似或公式相近而發生混淆。要深刻地 認識這些物理概念的實質，并能夠加以區分。電場強度E與磁感應強度B對應，電位移矢 量D與磁場強度H對應，電極化強度P與磁化強度M對應；通過對三個電矢量的通量的比 較，弄清楚它們不同的源；通過對三個磁矢量環流的比較，弄清楚B

6、、H、M三種矢量線所 包圍的電流分別是全電流、傳導電流（穩恒情況下）、磁化電流。三、引入磁介質的磁化現象在電介質中，首先由電介質的微觀電結構提出其分子模型為電偶極子，然后考慮在無外 場情況下電介質中的不同類型分子（有極分子和無極分子）的電偶極矩表現，然后再考慮在 有外場作用下的無極分子的位移極化和有極分子的取向極化。如圖比較電介質破介質分子模型電偶極子分子電流：分子中所有原子（電子，原子核）無外場有極分子 電介質有。云=。順磁質町胃蜀 肉&亂無極分子 電介質昌。瓦=。抗磁質E3 3 Q 3 3 Q外場中極化磁化引入磁介質的磁化現象的過程，與電介質中引入極化現象的過程類似，都是首先確定分 子模型

7、，然后通過觀察介質在無外場情況下的表現來將介質進行分類，最終在外場的作用下， 根據介質分子的表現提出了極化和磁化的概念。然而對于電介質和磁介質兩種不同的介質， 其順磁質的磁矩表現與有極分子電介質的電偶極矩的表現類似；抗磁質的磁矩表現與無極分 子的電偶極矩的表現類似。四、認識各物理規律電介質中的物理規律與磁介質中的物理規律也具有對稱性。注意到種對稱性并加以較，如圖 所示比較電介質磁介質與場相互作用機制位移極化1f轉向極化1 Pc 均產生與或反向的明加磁矩二抗磁質:只有 Pm順磁質:轉向+附加磁矩Pm+P： Pm描述極化強度:廠百廠 極化電荷:服峪剝t XPm 抗磁質：M八v與B。反向順磁質:M v -與Bo同向磁化電流:js=M M,dl= 1,穿過介質中的場E P q*（zr，p）T IE -E + E “己項Tj），1B-B+ Bfl基本規律 電位移矢量:D- oE + P介質中的高斯定理：L Dd S q0磁場強度艮巖-益介質中的安培環路定理H-d7=Xio或寸1)其他對應關系4=版